Выращивание цветочных растений в закрытым и открытом грунте в условиях континентального климата центра России

Вегетационный период несколько корче: 160-180 дней с апреля по сентябрь. Сумма часов солнцестояния невелика - 1500 - 1700 часов. Среди естественной растительности распространены дубово-липовые (Quercus robur -- Tilia cordata) и липовые (Tilia cordata) леса, где господствуют липа сердцевидная (Т. cordata) и дуб черешчатый (Q. robur). Второй ярус составляет клен платановидный (Acer platanoides) с примесью вяза голого (Ulmus glabra). Густой подлесок образуют лещина (Corylus avellana) и бересклет бородавчатый (Euony-mus verrucosa). В травяном покрове преобладают осока волосистая (Carex pilosa), звездчатка ланцетолистная (Stellaria holostea), сныть (Aego-podium podagraria).

Осиново-березовые леса (Populus tremula -- Betula pendula) имеют вторичное происхождение, в их древостое значительную роль играет липа сердцевидная (Tilia cordata), а также клен платановидный (Acer platanoides), вяз голый (Ulmus glabra).

Рисунок 1

Роза ветров в Самаре по месяцам

На крутых склонах южной экспозиции произрастают сосновые остепненные боры. Их древостой сформирован сосной обыкновенной (Pinus sylvestris), деревья часто корявые, низкорослые, не выше 10-15 м. В травяном покрове
участвуют степные виды: овсец пушистый (Не-lictotrichon pubescens), типчак (Festuca valesiaса), осока стоповидная (Carex pediformis), подмаренник красильный (Galium tinctorium). [2]

На крутых известняковых склонах произрастают также дубовые леса. Древостой невысокий, состоит из дуба черешчатого (Quercus robur), иногда переходит в кустарниковые заросли. В подлеске заметную роль играет клен татарский (Acer tataricum), характерный для светлых сухих лесов. Обычны степные кустарники: карагана кустарниковая (Caragana frutex), слива колючая (Primus spinosa).

Также флора Самары насчитывает 1044 вида сосудистых растений. Наиболее древнее ядро сложено плиоценовыми реликтами -- шаровница точечная (Globularia punctata), можжевельник казацкий (Juniperus sabina), короставник татарский (Knautia tatarica), шиверекия подольская (Schivereckia podolica), герань Роберта (Geranium robertianum) и др.

И, несмотря на континентальность климата она богаче степной растительности Ростова-на-Дону. Ландшафты Самары разнообразны от скал, холмов до впадин и речных долин с типичной припойменной растительностью. Но в последнее время все ландшафты сильно пострадали от хозяйственной деятельности человека. Богата территория и полезными ископаемыми.

Животный мир вокруг города представлен лисы, зайцы, лиси, косули, из птиц - тетерева, глухари, рябчики и соки.

Глава 2. Расчетная часть

2.1 Закрытый грунт

2.1.1 Оранжерея

Закрытый грунт - оранжереи, теплицы, как правило, используется для выгонки растений, то есть использования агротехнические приемов, применяемых на получение цветов, овощей или плодов в несезонное для растений время. Чаще всего прибегают к выгонке цветочных растений на срезку для получения в конце зимы - начале весны цветов под праздничную реализацию.

Итак, прежде чем приступить к выполнению проекта, нам согласно заданию необходимо привести биологическую и агротехническую характеристику растений, в данном случае форзиции [6] (приложение 2).

Зная их особенности, необходимое количество растений и климатический условия Самары, мы можем приступить к проектировке оранжереи. Для начала разрабатывается последовательность технологических операций по выгонке.

Выгонка форзиции, как кустарникового растения значительно отличается от выгонки кливии. Для выгонки используются только срезанные ветви растения. Предположим в Самаре есть плантация по выращиванию форзиции, которая расцветает в конце марта. Чтобы ускорить процесс цветения и начинать его в феврале - начале марта, ветки срезают в январе и упакованных в полиэтилен, в холодильных камерах с температурой +2…+30єС в течение 4 недель. Затем ветки достают и опускают в холодную воду при температуре 15 - 18 єС. После этого начинают непосредственную выгону теплым способом. Ветки целиком погружают в теплую воду (35-40єС) на 12 часов, если выгонка ведется в декабре-январе. С приближением весны, в феврале-марте, достаточно 4-5 часов. Указанную температуру поддерживают постоянной, периодически добавляя горячую воду. Теплые ванны для ускорения цветения можно повторять неоднократно до начала распускания почек, как правило, на протяжении 1-3 недель. [5]

Не на каждом участке можно строить оранжерею с подвалом. Определяющим фактором является уровень грунтовых вод. Если они залегают близко к поверхности -- выше уровня промерзания, -- то подземное сооружение, даже надежно гидроизолированное, всегда будет находиться под угрозой затопления. После разметки фундамента выкапывается траншея на нужную глубину (обычно не более 2 метров) и шириной 50-60 см. Траншею армируют и заливают бетоном. После застывания бетона вынимают грунт из той части под оранжерей, где планируется подвал, и перекрывают полученное пространство сборными плитами.

Есть несколько способов гидроизолировать подземные части здания. Для вертикальной и горизонтальной гидроизоляции удобно использовать рулонные битумно-полимерные мембраны -- еврорубероид -- обязательно в 2 слоя и со сваркой швов, а также битумно-полимерные обмазочные материалы. Теплоизоляционный слой располагают с наружной стороны стены подвала, поверх гидроизоляции, причем монтаж утеплителя специалисты рекомендуют начинать не ранее, чем через 5-7 дней после окончания гидроизоляционных работ. Используются в основном плиты из пенополистирола, лучше экструдированого, поскольку этот материал не теряет своих свойств во влажной среде. Можно также применять пенопласт. [14]

Сама оранжерея строится на фундаменте из легких металлопластиковых конструкций и специального изоляционного стекла. Для выгонки форзиции предполагается ангарная оранжерея многоугольной формы.

Оранжерею для выгонки форзицииможно отнести к умеренно-теплой, а по климатическим особенностям к группе районов средней полосы. Для оранжерей данной типа приемлемо воздушное отопление. Воздушное отопление теплицы реализуется на базе воздухоподогревателя, который работает на газе или жидком топливе. Воздухоподогреватель присоединяется к магистральному газопроводу или к емкости с топливом; для отвода продуктов сгорания за пределы теплицы используется дымоход. Прокачивая через себя воздух, который заполняет оранжерею, и подогревая его до температуры приблизительно 40°С, воздухоподогреватель нагнетает поток в сеть приливных воздуховодов из оцинкованной жести, которая размещается по периметру теплицы на некотором расстоянии от стен на высоте около 2,5 м.

Воздушное отопление устанавливается и без воздуховодов с использованием стационарных тепловентиляторов-фанкойлов, оборудованных водяными калориферами или газовым теплообменником непрямого нагрева. Такие устройства обеспечивают эффективный и быстрый обогрев теплицы, в т.ч. при часто открытых фрамугах. Теплый воздух, который нагнетается, создает необходимое движение и равномерное прогревание всей оранжереи. Оборудование для воздушного обогрева стоит обычно дешевле альтернативных систем. Фанкойлы с водяными калориферами производят многие компании, среди них компания Jaga (Бельгия). Современное оборудование поставляется также фирмами VTS Clima (Польша), «Мовен», «Веза» (Россия). Стоимость «фанкойловой» системы отопления составляет в среднем $130-500/ кВт тепловой мощности.

Необходимая мощность системы отопления вычисляется из уравнения теплового баланса. Для этого определяются общие тепловые потери теплицы. Используем формулу для расчета удельных тепловых потерь блочных зимних застекленных оранжерей 2:

q = 4,2 + 0,4w, (1) [10]

где q -- удельные тепловые потери оранжереи, относительно к 1 м2 площади гранта при разнице температур внутреннего и внешнего воздуха 1°С, ккал/ (м2 яч я°С);

w -- скорость ветра, м/с (в ростове-на-Дону зимой в среднем 7 м/с)

Тогда общие тепловые потери оранжереи вычисляются из уравнения 2:

Q= q?tF, (2)

где: ?t = tвн - tз -- перепад температур воздуха внутри и снаружи теплицы, °С;

F -- площадь оранжереи,м2.

Система отопления будет сложной, так как он должна не только поддерживать постойную температуру, но и подогревать воду в емкостях с ветками. В топочной помимо воздухоподогревателя устанавливается электрический бойлер для нагревания воды. Охлаждаясь, вода с нужной температурой пропускается через специальные резервуары и по трубам подается в емкости с ветками, что стоят на стеллажах оранжереи.

Мощность воздухоподогревателя составит:

q = 4,2 + 0,4 · 10м/с

Q= 7м/с · 32єс · 1000м2 = 262400 Ккал или 0,3МВт.

Мощность бойлера найдем зная, что часовой расход горячей воды равен 1000 л/час, а греть воду надо с +5єС (температура, с которой она поступает с водопровода) до +40 єС, то найдем по формуле суммарную мощность бойлера:

W = с * m * dt

где, с - средняя удельная теплоемкость воды в диапазоне +5 - +55 с ~ 4,18 кДж / кг град

dt - разница температур = 40 - 5 = 35 єС

m - объем подогреваемой воды.

W = 4,18 * 1000 * 35 = 146300 Кдж или 0,4 МВт.

Для сокращения энергетических затрат можно использовать систему «Водогрей». Под потолком теплицы размещается емкость с водой, в течение дня она нагревается от солнечной энергии, а вечером отдает свое тепло, регулируя микроклимат. Также на ней содержится кран и трубопровод, позволяющий в экстренных ситуациях (например, при отключении электричества или неисправности бойлера) подавать теплую воду в емкости с ветвями.

Наиболее эффективным способом обеспечения естественной вентиляции является устройство горизонтально расположенных отверстий для подачи наружного воздуха в нижней части оранжереи и форточек для вывода внутреннего воздуха, расположенных в наклонной крыше. При этом следует иметь в виду, что тяга начинает действовать в том случае, если приточный воздух примерно на 5 градусов холоднее, чем воздух в комнате. Также оснащается механическая система вентиляции в виде встроенных вентиляторов. [20]

Помимо естественного солнечного освещения, которое регулируется при помощи специальных штор под потолком оранжереи, применяется освещение искусственное. Там же можно запланировать дополнительную полку и разместить лампы. Голубой свет регулирует синтез углеводов, инфракрасный активирует поглощение питательных веществ и другие реакции растения на свет. Красный и инфракрасный свет регулируют рост стебля, образование семян и размер листьев, а также контролируют фотопериодизм. Вместе с тем инфракрасный свет управляет реакцией растения на красный свет. Красный свет эквивалентен дневному, а инфракрасный вызывает у растений такую же реакцию, как темнота. Солнечный свет включает все элементы спектра, необходимые для развития растения. Красный и голубой свет более эффективно воздействуют на процесс фотосинтеза, чем зеленый. Соответсвенные различные лампы по разному влияют на растения (приложение 3)

Количество люминесцентных ламп можно определить, зная средний уровень освещенности на поверхности. Например, необходимо рассчитать, сколько ламп потребуется для освещения площадки с растениями, площадью 0,5м х 1м=0,5 м2.

1. Выбираем уровень освещенности. Например, 20000 лк (так как, форзиции нужно много света, но не прямых солнечных лучей). Средний уровень освещенности составит 0,7 х 20000 лк = 14000 лк.

2. Находим необходимый световой поток на поверхности площадки: L = 0,5м2 х 14000лк=7000 Лм

3. Находим необходимый световой поток ламп с учетом потерь (при наличии рефлектора): Lamp = L х С (С = 1,5 для лампы, висящей на высоте 30 см от растений (30% потерь) и С = 2 для лампы, висящей на высоте 60 см от растений (50% потерь). Пусть в нашем примере лампы висят на высоте 30 см от растений. Тогда Lamp - 7000 х 1,5 = 10500 Лм. Люминесцентные лампы дают примерно 65 Лм па 1Вт мощности.

4. Находим суммарную мощность ламп: Power = Lamp/65=11000Лм/65= 162 Вт.

Таким образом, потребуется три лампы по 60Вт с рефлектором. А на всю площадь оранжереи - 1000 кв. м/ 0,5 кв. м х 3 лампы = 6000 лампы.

Для газоразрядных ламп расчет аналогичен. Специальный светильник с натриевой лампой мощностью 250 Вт обеспечивает средний уровень освещенности 15000 лк на площадке размером 1м2. Чтобы найти освещенность на расстоянии от светильника, необходимо значение силы света (ed) поделить на квадрат расстояния. Например, на расстоянии 0,5 м под лампой марки OSRAM Floraset, 80 W значение освещенности будет равно 750 еd / 0,5 х 0,5 = 3000 лк. Мы выбираем люминесцентную лампу Гро-люкс (приложение 4-5)

При недостатке света зимой и в начале весны применяется досвечивание в вечернее время в течение 2-3 часов фитолампами или хотя бы люминесцентными лампами холодного спектра. Общая продолжительность светового дня должна составлять 12 часов.

Полив в данном случае не нужен, однако формируется подкормочная система, добавляющая в воду для ускорения выгонки форзиции питательную смесь. Отвод воды производится по параллельным оросительным, дренажным каналам. [7]

По периметру проводится электропроводка, к которой подключены лампы с выключателями. Также две линии проводки идут в подвал и подсобные помещения.

Для регулировки влажности воздуха используются ультразвуковые увлажнители воздуха: по одному на каждый массив растений.

После того, как запланированы все элементы оранжереи для выгонки форзиции в Самаре можно составить общую экспликацию объекта (приложение 6) и выполнить чертеж (приложение 7).

2.1.2 Парник

Парник - это упрощенный вариант оранжереи. Его основное предназначение - это выращивание в нем теплолюбивых растений. Он может быть выполнен как из стекла и металла, так и из других (менее качественных) материалов. Нам необходимо разработать проект парника для выращивания каллистефуса (приложение 8) в равном количестве в Самаре.